Question

2．如圖所示，質量為1200kg的小轎車，四個輪胎與地面的總接觸面積為800cm²．（g取10N/kg）求：
（1）小轎車輪胎上的花紋是為了增大摩擦力．
（2）小轎車靜止在水平地面時，對地面的壓強是多少帕？
（3）小汽車在水平路面靜止時對地面的壓力為F₁，高速行駛時對地面的壓力為F₂．觀察小轎車的外形，比較F₁和F₂大小？并請用所學過的物理知識分析其原因．

Answer 1

分析 （1）摩擦力大小跟壓力大小、接觸面粗糙程度有關，壓力一定時，接觸面越粗糙，摩擦力越大；
（2）小轎車靜止在水平地面時，對地面的壓力和自身的重力相等，根據F=G=mg求出其大小，再根據p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強；
（3）汽車高速行駛時，由于汽車的向上凸的流線型結構使汽車上方空氣的流速大于下方空氣的流速，根據流速與壓強的關系判斷上方壓強和下方壓強的關系，進一步判斷對地面壓力的變化．

解答 解：（1）汽車輪胎上有凹凸不平的花紋是為了使接觸面更粗糙，是在壓力一定時，增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力的；
（2）小轎車靜止在水平地面時，對地面的壓力：
F=G=mg=1200kg×10N/kg=1.2×10⁴N，
對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.2×1{0}^{4}N}{800×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.5×10⁵Pa；
（3）小汽車的形狀上面凸起，下面平直，在水平路面上高速行駛時，
流過上方的空氣流速快，下方的流速慢，上方的壓強小，下方的壓強大，
產生向上的壓力差，減小對地面的壓力，即F₁＞F₂．
答：（1）摩擦力；
（2）小轎車靜止在水平地面時，對地面的壓強是1.5×10⁵Pa；
（3）F₁＞F₂；因為小汽車高速行駛時車身上方空氣流速較大，壓強較小，小汽車受到了一個向上的升力，所以減輕了小汽車對地面的壓力．

點評 本題通過生活中一個具體實例，考查了增大摩擦力的方法、壓強的計算、流體壓強與流速的關系，要求學生對所學的知識熟練掌握并能學以致用，計算過程要注意單位的換算．